EP1971718A1 - Walzenmantel - Google Patents

Walzenmantel

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EP1971718A1
EP1971718A1 EP06819326A EP06819326A EP1971718A1 EP 1971718 A1 EP1971718 A1 EP 1971718A1 EP 06819326 A EP06819326 A EP 06819326A EP 06819326 A EP06819326 A EP 06819326A EP 1971718 A1 EP1971718 A1 EP 1971718A1
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EP
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roll shell
plastic layer
compressible
roll
incompressible
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EP06819326A
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EP1971718B1 (de
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Uwe Matuschczyk
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Voith Patent GmbH
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Voith Patent GmbH
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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21F—PAPER-MAKING MACHINES; METHODS OF PRODUCING PAPER THEREON
    • D21F3/00—Press section of machines for making continuous webs of paper
    • D21F3/02—Wet presses
    • D21F3/029—Wet presses using special water-receiving belts
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21G—CALENDERS; ACCESSORIES FOR PAPER-MAKING MACHINES
    • D21G1/00—Calenders; Smoothing apparatus
    • D21G1/0066—Calenders; Smoothing apparatus using a special calendering belt

Definitions

  • the invention relates to a roll shell for treating a paper, cardboard, tissue or other fibrous web in a machine for producing and / or finishing the same consisting of one or more plastic layers, of which at least one is compressible and at least one support element in shape a fabric, thread lay o. ⁇ .
  • the flexible roll shells for dewatering or smoothing the fibrous web essentially consist of a polyurethane matrix which is reinforced with a fabric or scrim.
  • roller shells are pressed to form a press nip by a contact pressure element to a counter-roller.
  • the object of the invention is therefore to reduce the load on the support element.
  • this object is achieved in that at least one carrier element is embedded in a compressible plastic layer.
  • the fabric must absorb the major part of the load in the form of tensile stresses.
  • this can already absorb a large part of a pressurization because of the elasticity and thus relieve the carrier element.
  • the effect can be further improved if - if a plurality of carrier elements are present - all carrier elements are embedded in one or more compressible plastic layers.
  • each carrier element it is possible for each carrier element to be embedded in a separate plastic layer or a plurality of carrier elements in a common plastic layer.
  • the compressibility can be achieved or enhanced simply by a porous structure, in particular a microcellular structure of the plastic layer.
  • microcellular structures which are formed by closed, cellular bubbles within the plastic layer whose diameter is smaller than 0.3 mm.
  • the compressible plastic layer is formed by an elastomer, in particular polyurethane.
  • Microcellular structures can be produced relatively easily, especially in the case of polyurethanes, by the addition of water in the crosslinker, which leads to the formation of extremely fine CO 2 bubbles as a result of a chemical reaction.
  • air or an inert gas can also be mixed in the production of elastomers.
  • Loading properties of the roll shell advantageous if the density of the compressible plastic layer is less than 1, 1 g / cm 3 , preferably between 0.4 - 0.8 g / cm 3 .
  • the compression behavior of the compressible layer is essentially characterized in that it is linearly elastic in the region of a compression between 10 and 40%.
  • the compression modulus E is the ratio between the applied compressive stress ⁇ and the resulting compression ⁇
  • the compression modulus E is between 1 and 5 MPa.
  • the roll shell consists only of a plastic layer.
  • the roll shell consists of several plastic layers, of which at least one is incompressible. - A -
  • the incompressible plastic layer should be formed mainly because of the high wear resistance of an elastomer, in particular polyurethane.
  • the inside of the roll mantle is to be particularly wear-resistant and / or smooth, it is advantageous if the inside is formed by an incompressible plastic layer.
  • the inside of the roll shell should be formed by a compressible plastic layer.
  • Increased roughness can support, for example, the lubrication between the roll shell and a contact pressure, because it promotes more lubricant in the lubrication gap.
  • the outside of the roll mantle is formed by an incompressible plastic layer.
  • the ratio between the volume of the support element and the volume of the compressible plastic layer should be greater than or equal to 0.1, preferably greater than or equal to 0.2.
  • the carrier element is formed by transversely and circumferentially extending threads.
  • the distance between the threads running in one direction should be less than 3 mm and the distance between crossing threads should be between 0 and 4 mm, preferably between 0 and 1 mm.
  • Figure 1 a roll shell 3 with incompressible outer layer
  • Figure 2 with incompressible inner and outer layer
  • FIG. 3 without incompressible layer
  • FIG. 4 a schematic cross section through a press arrangement.
  • the roll shell 3 according to the invention is part of a press roll, wherein the flexible and approximately cylindrical roll shell 3 is pressed by a pressing element 4 with concave pressing surface to a counter roll 10.
  • the roll shell 3 consists essentially of polyurethane and, for example, a carrier element 5 in the form of a thread scrim for reinforcement.
  • the carrier element 5 is embedded in a plastic layer 6 of polyurethane having a microcellular structure.
  • the microcellular structure is formed here by distributed existing bubbles 11 whose diameter is less than 0.3 mm.
  • This microcellular structure leads to an improved compressibility of the plastic layer 6 and thus relieves the carrier element 5 under pressure load.
  • the density of this compressible plastic layer 6 is between 0.4 and 0.8 g / cm 3 .
  • the entire roll shell 3 consists only of the compressible plastic layer 6 made of polyurethane. This simplifies the production of the roll shell 3 considerably.
  • the roll mantle 3 according to FIG. 1 has an outer, incompressible plastic layer 7 made of solid polyurethane.
  • the roll shell 3 shown in FIG. 2 has, in addition to the incompressible outer 7, an incompressible inner plastic layer 8 made of solid polyurethane.
  • the wear-resistant, smooth inner plastic layer 8 allows a subsequent processing in the production of the roll shell 3, without the risk of the formation of open pores and thus a roughening of the surface.
  • the roll shell in FIG. 2 has grooves 9 running on the outside in the circumferential direction for receiving water during the dewatering of the fibrous web 1.
  • grooves 9 extend completely within the incompressible, outer plastic layer 7, which has a positive effect on the wear and the dimensional stability of the grooves 9.

Landscapes

  • Paper (AREA)
  • Rolls And Other Rotary Bodies (AREA)

Description

Walzenmantel
Die Erfindung betrifft einen Walzenmantel zur Behandlung einer Papier-, Karton-, Tissue- oder einer anderen Faserstoffbahn in einer Maschine zur Herstellung und/oder Veredlung derselben bestehend aus einer oder mehreren Kunststoffschichten, von denen wenigstens eine kompressibel ausgebildet ist und zumindest einem Trägerelement in Form eines Gewebes, Fadengeleges o. ä.
Gegenwärtig bestehen die flexiblen Walzenmäntel zur Entwässerung oder Glättung der Faserstoffbahn im Wesentlichen aus einer Polyurethan-Matrix, welche mit einem Gewebe oder Fadengelege verstärkt ist.
Diese Walzenmäntel werden zur Bildung eines Pressspaltes von einem Anpresselement zu einer Gegenwalze gedrückt.
Durchläuft dabei ein Batzen o. ä. den Pressspalt, so kann es zu einer bleibenden Verformung oder einem Bruch des Gewebes bzw. des Fadengeleges kommen.
Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, die Belastung des Tragelementes zu vermindern.
Erfindungsgemäß wurde die Aufgabe dadurch gelöst, dass wenigstens ein Trägerelement in eine kompressible Kunststoffschicht eingebettet ist.
Dies beruht auf der Erkenntnis, dass Polyurethan zwar sehr verschleißfest, jedoch auch inkompressibel ist, so dass das Material bei Druckbeaufschlagung zur Seite ausweicht.
Daher muss das Gewebe den wesentlichen Teil der Belastung in Form von Zugspannungen aufnehmen. Durch die Einbettung des Trägerelementes in eine kompressible Kunststoffschicht, kann diese wegen der Elastizität bereits einen großen Teil einer Druckbeaufschlagung abfangen und somit das Trägerelement entlasten.
Daher kann die Wirkung noch weiter verbessert werden, wenn - falls mehrere Trägerelemente vorhanden sind - alle Trägerelemente in eine oder mehrere kompressible Kunststoffschichten eingebettet sind.
Hierbei ist es möglich, dass jedes Trägerelement in eine eigene Kunststoffschicht oder mehrere Trägerelemente in eine gemeinsame Kunststoffschicht eingebettet sind.
Die Kompressibilität kann einfach durch eine porige Struktur, insbesondere mikrozellige Struktur der Kunststoffschicht erreicht oder verstärkt werden.
Besonders geeignet sind mikrozellige Strukturen, welche von geschlossenen, zelligen Blasen innerhalb der Kunststoffschicht gebildet werden, deren Durchmesser kleiner als 0,3 mm ist.
Dabei ist es auch von Vorteil, wenn die kompressible Kunststoffschicht von einem Elastomer, insbesondere Polyurethan gebildet wird.
Mikrozellige Strukturen lassen sich insbesondere bei Polyurethanen relativ einfach durch die Zugabe von Wasser im Vernetzer, was infolge einer chemischen Reaktion zur Bildung feinster Cθ2-Bläschen führt, herstellen.
Alternativ kann auch Luft oder ein inertes Gas beim Herstellen von Elastomeren zugemischt werden.
Wegen der enormen Belastung des Walzenmantels im Pressspalt zur Entwässerung oder Glättung der Faserstoffbahn ist es zur Bildung optimaler
Belastungseigenschaften des Walzenmantels von Vorteil, wenn die Dichte der kompressiblen Kunststoffschicht kleiner als 1 ,1 g/cm3 ist, vorzugsweise zwischen 0,4 - 0,8 g/cm3 liegt.
Das Stauchungsverhalten der kompressiblen Schicht ist im Wesentlichen dadurch gekennzeichnet, dass es im Bereich einer Stauchung zwischen 10 und 40 % linear elastisch ist. In diesem Stauchungsbereich ist das Stauchungsmodul E als Verhältnis zwischen der aufgebrachten Druckspannung ς und der resultierenden Stauchung ε
konstant. E = -
Bei einer Stauchung von mehr als 40 % steigt der hierfür erforderliche Druck progressiv an, da die eingeschlossene Luft komprimiert wird.
Im besaugten Dichtebereich zwischen 0,4 und 0,8 g/cm3 und einer Stauchung zwischen 10 und 40 % liegt das Stauchungsmodul E zwischen 1 und 5 MPa.
Bei der Entwässerung der Faserstoffbahn ist es zur Aufnahme eines Teils des ausgepressten Wassers im Interesse einer großen Entwässerungsleistung vorteilhaft, wenn die Außenseite des Walzenmantels Rillen und/oder Blindbohrungen aufweist.
Aus fertigungstechnischer Sicht ist es besonders vorteilhaft, wenn der Walzenmantel nur aus einer Kunststoffschicht besteht.
Sollte dabei die Außenseite des Walzenmantels bearbeitet werden, so kann es zur Bildung einer offenporigen Struktur an der Oberfläche kommen.
Dies kann für die Behandlung der Faserstoffbahn ohne Bedeutung sein oder bewusst zur Aufrauung der Außenseite benutzt werden.
Zur Anpassung an die besonderen Anforderungen an den Walzenmantel kann es jedoch von Vorteil sein, wenn der Walzenmantel aus mehreren Kunststoffschichten besteht, von denen wenigstens eine inkompressibel ist. - A -
Dabei sollte die inkompressible Kunststoffschicht vor allem wegen der hohen Verschleißfestigkeit von einem Elastomer, insbesondere Polyurethan gebildet werden.
Falls die Innenseite des Walzenmantels besonders verschleißfest und/oder glatt sein soll, so ist es von Vorteil, wenn die Innenseite von einer inkompressiblen Kunststoffschicht gebildet wird.
Dies gilt insbesondere dann, wenn eine Bearbeitung der Innenseite des Walzenmantels notwendig ist, weil durch diese eine offenporige und somit raue Oberfläche bei einer erfindungsgemäßen kompressiblen Kunststoffschicht entsteht.
In Anwendungsfällen, bei denen keine Bearbeitung der Innenseite nötig oder eine dadurch entstehende Rauhigkeit nicht stört oder gar gewünscht ist, sollte die Innenseite des Walzenmantels von einer kompressiblen Kunststoffschicht gebildet werden.
Eine erhöhte Rauhigkeit kann beispielsweise die Schmierung zwischen dem Walzenmantel und einem Anpresselement unterstützen, weil dadurch mehr Schmiermittel in den Schmierspalt gefördert wird.
Im Interesse einer erhöhten Verschleißfestigkeit an der Außenseite des Walzenmantels ist es vorteilhaft, wenn die Außenseite des Walzenmantels von einer inkompressiblen Kunststoffschicht gebildet wird.
Um eine ausreichende Festigkeit des Walzenmantels zu gewährleisten, sollte das Verhältnis zwischen dem Volumen des Trägerelements und dem Volumen der kompressiblen Kunststoffschicht größer oder gleich 0,1 , vorzugsweise größer oder gleich 0,2 sein.
Dabei ergeben sich Vorteile hinsichtlich Festigkeit und Herstellung, wenn das Trägerelement von quer und in Umfangsrichtung verlaufenden Fäden gebildet wird. Zur Realisierung eines kompakten Trägerelements sollte der Abstand zwischen den in einer Richtung verlaufenden Fäden kleiner als 3 mm sein und der Abstand zwischen sich kreuzenden Fäden zwischen 0 und 4 mm, vorzugsweise zwischen 0 und 1 mm liegen.
Dabei ist es auch von Vorteil, wenn die Rillen und/oder Blindbohrungen sich vollständig innerhalb der inkompressiblen Kunststoffschicht befinden.
Nachfolgend soll die Erfindung an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. In der beigefügten Zeichnung zeigt:
Figur 1 : einen Walzenmantel 3 mit inkompressibler Außenschicht;
Figur 2: mit inkompressibler Innen- und Außenschicht;
Figur 3: ohne inkompressible Schicht und Figur 4: einen schematischen Querschnitt durch eine Pressanordnung.
Wie in Figur 4 zu sehen, ist der erfindungsgemäße Walzenmantel 3 Teil einer Presswalze, wobei der flexible und etwa zylindrische Walzenmantel 3 von einem Anpresselement 4 mit konkaver Pressfläche zu einer Gegenwalze 10 gedrückt wird.
Dabei kommt es zur Bildung eines verlängerten Pressspaltes, durch den hier neben der Faserstoffbahn 1 auch ein wasseraufnehmendes Entwässerungsband 2 geführt wird.
Beim Durchlaufen des Pressspaltes kommt es zu erheblichen Verformungen des Walzenmantels 3. Daher besteht der Walzenmantel 3 im Wesentlichen aus Polyurethan und beispielhaft einem Trägerelement 5 in Form eines Fadengeleges zur Verstärkung.
Dabei ist das aus axialen und in Umfangsrichtung verlaufenden Fäden bestehende Fadengelege vollständig von dem Polyurethan umschlossen, womit der Festigkeitsträger vor Verschleiß und Beschädigung geschützt ist. Da das Polyurethan normalerweise sehr verschleißfest, jedoch relativ inkompressibel ist, besteht die Gefahr einer dauerhaften Dehnung oder gar eines Bruchs des Trägerelementes 5, insbesondere beim Durchlaufen von Batzen o. ä.
Daher wird das Trägerelement 5 in eine Kunststoffschicht 6 aus Polyurethan mit einer mikrozelligen Struktur eingebettet. Die mikrozellige Struktur wird hierbei von verteilt vorhandenen Blasen 11 gebildet, deren Durchmesser unter 0,3 mm liegt.
Diese mikrozellige Struktur führt zu einer verbesserten Kompressibilität der Kunststoffschicht 6 und entlastet so das Trägerelement 5 bei Druckbelastung.
Die Dichte dieser kompressiblen Kunststoffschicht 6 liegt zwischen 0,4 und 0,8 g/cm3.
Gemäß Figur 3 besteht der gesamte Walzenmantel 3 nur aus der kompressiblen Kunststoffschicht 6 aus Polyurethan. Dies vereinfacht die Herstellung des Walzenmantels 3 erheblich.
Um die Verschleißfestigkeit und eine hohe Glätte auf der Außenseite des Walzenmantels 3 gewährleisten zu können, besitzt der Walzenmantel 3 gemäß Figur 1 eine äußere, inkompressible Kunststoffschicht 7 aus massivem Polyurethan.
Da beide Kunststoffschichten 6,7 aus dem gleichen Material bestehen, ist die Verbindung beider unproblematisch und stabil.
Der in Figur 2 dargestellte Walzenmantel 3 besitzt neben der inkompressiblen, äußeren 7 auch eine inkompressible innere Kunststoffschicht 8 aus massivem Polyurethan.
Hier erlaubt die verschleißfeste, glatte innere Kunststoffschicht 8 eine nachträgliche Bearbeitung bei der Herstellung des Walzenmantels 3, ohne die Gefahr der Bildung offener Poren und damit einer Aufrauung der Oberfläche. Beispielhaft hat der Walzenmantel in Figur 2 auf der Außenseite in Umfangsrichtung verlaufende Rillen 9 zur Aufnahme von Wasser während der Entwässerung der Faserstoffbahn 1.
Diese Rillen 9 verlaufen vollständig innerhalb der inkompressiblen, äußeren Kunststoffschicht 7, was sich positiv auf den Verschleiß und die Formstabilität der Rillen 9 auswirkt.

Claims

Patentansprüche
1. Walzenmantel (3) zur Behandlung einer Papier-, Karton-, Tissue- oder einer anderen Faserstoffbahn (1 ) in einer Maschine zur Herstellung und/oder Veredlung derselben bestehend aus einer oder mehreren Kunststoffschichten (6,7,8), von denen wenigstens eine kompressibel (6) ausgebildet ist und zumindest einem Trägerelement (5) in Form eines Gewebes, Fadengeleges o. ä., dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Trägerelement (5) in eine kompressible Kunststoffschicht (6) eingebettet ist.
2. Walzenmantel (3) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass alle Trägerelemente (5) in eine oder mehrere kompressible Kunststoffschichten
(6) eingebettet sind.
3. Walzenmantel (3) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die kompressible Kunststoffschicht (6) eine porige Struktur, insbesondere eine mikrozellige Struktur aufweist.
4. Walzenmantel (3) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die mikrozellige Struktur von Blasen (11 ) innerhalb der Kunststoffschicht (6) gebildet wird, deren Durchmesser kleiner als 0,3 mm ist.
5. Walzenmantel (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die kompressible Kunststoffschicht (6) von einem Elastomer, insbesondere Polyurethan gebildet wird.
6. Walzenmantel (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichte der kompressiblen Kunststoffschicht (6) kleiner als 1 ,1 g/cm3 ist, vorzugsweise zwischen 0,4 und 0,8 g/cm3 liegt.
7. Walzenmantel (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenseite des Walzenmantels (3) Rillen (9) und/oder Blindbohrungen aufweist.
8. Walzenmantel (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Walzenmantel (3) nur aus einer Kunststoffschicht (6) besteht.
9. Walzenmantel (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Walzenmantel (3) aus mehreren Kunststoffschichten (6,7,8) besteht, von denen wenigstens eine inkompressibel (7,8) ist.
10. Walzenmantel (3) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die inkompressible Kunststoffschicht (7,8) von einem Elastomer, insbesondere Polyurethan gebildet wird.
11. Walzenmantel (3) nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenseite des Walzenmantels (3) von einer inkompressiblen
Kunststoffschicht (8) gebildet wird.
12. Walzenmantel (3) nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenseite des Walzenmantels (3) von einer kompressiblen Kunststoffschicht (6) gebildet wird.
13. Walzenmantel (3) nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenseite des Walzenmantels (3) von einer inkompressiblen Kunststoffschicht (7) gebildet wird.
14. Walzenmantel (3) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Rillen (9) und/oder Blindbohrungen sich vollständig innerhalb der inkompressiblen Kunststoffschicht (7) befinden.
15. Walzenmantel (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis zwischen dem Volumen des Trägerelements (5) und dem Volumen der kompressiblen Kunststoffschicht (6) größer oder gleich 0,1 , vorzugsweise 0,2 ist.
16. Walzenmantel (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerelement (5) von quer und in Umfangsrichtung verlaufenden Fäden gebildet wird.
17. Walzenmantel (3) nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen den in einer Richtung verlaufenden Fäden kleiner als 3 mm ist.
18. Walzenmantel (3) nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen sich kreuzenden Fäden zwischen 0 und 4 mm, vorzugsweise zwischen 0 und 1 mm liegt.
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